透明物体渲染算法在火星环绕器在轨可视化中的应用

针对火星环绕器的在轨可视化,需要考虑轨道与透明火星发射天线范围之间的复杂交互情况,采用普通的单一处理透明物体的油画家算法和深度缓存算法已经不能满足实际可视化功能的需要,并且不能利用好性能日益强劲的GPU。文章通过对无序场景下的半透明物体的渲染算法研究,针对火星环绕器在轨可视化实现中的实际需求,分别使用了深度缓存算法、油画家算法、加权平均值算法和深度剥离算法,实现了火星环绕器在轨可视化功能。通过工程实践结果的比较和各个算法原理的优缺点分析比对,确定了深度剥离算法在透明物体和非透明物体同一场景下联合渲染中的效果,最终实现了火星环绕器在轨可视化功能。     

多中继协作通信系统容量分析及中继选择协作分集策略

本文针对多中继辅助通信系统,将系统建模为一个两跳通信链路,并进行了系统容量分析。针对两种特殊情况:用户端接收噪声方差远小于中继端接收噪声方差和中继端接收噪声方差远小于用户端接收噪声方差的情况,本文具体给出了系统传输容量上限与协作中继个数之间的关系。基于容量的分析,本文设计了两种中继选择策略。在第一种情况下,根据中继与用户间的信道特征值对多路数据流分别选取不同的中继子信道进行传输;在第二种情况下,选择一个信道条件最好的中继完成多路数据流的并行传输。仿真分析表明,不同的信道环境需要选择不同的中继选择策略。      

基于选择性分集技术的无线中继系统性能

采用中继传输能够抵抗无线信道的多径衰落,克服阴影效应,从而增强通信质量,提高频谱效率。该文首先给出了两跳中继系统模型,针对非再生及再生两类中继方式,简要介绍了采用非分集接收及最大比合并时的链路性能。考虑到接收机复杂度和系统实现的性能代价比,该文引入了处理相对简单但又具备分集优势的选择性合并方式,并根据中继节点不同的位置分布,分析了两类中继方式下系统的通信中断概率和误码率。数值结果表明,非再生中继传输具有较好的性能,同时中继系统若采用选择性分集接收,则既能降低收端复杂度,又能获得较大的性能增益。     

应用无人机实现地面无线传感器网络通信中继的探讨

提出了应用无人机实现地面无线传感器网络远程通信中继的方案,对方案的可行性进行了分析,通过与卫星中继、有人机中继的比较具体论述了无人机通信中继的必要性和优越性。分析了系统的总体结构和作战信息链路,对整个系统的关键技术即数据融合技术和数据链技术进行了探讨,并针对战场应用提出了相关的设想,为应用无人机进行战场通信中继的预先研究奠定了基础。     

非对称速率的双向中继信道物理层网络编码

本文提出了基于非对称速率的双向中继信道的物理层网络编码方案。本文所提方案联系实际无线通信信道的差异性,不但考虑了较差链路的最大传输性能以保证其传输的可靠性,而且在较优链路采取较高速率进行传输,从而充分利用较优链路来传输更多信息,增加通信系统的信道容量。为实现不对称速率传输,其基本思想是在较差链路中加入已知信息,通过已知信息可减小中继节点接收到的叠加信号的星座图,使得通信系统的译码性能得到提升。在中继节点,根据叠加信号的星座图对叠加信号进行联合解调,在节省了系统工作时隙的同时也减小了系统的复杂度。仿真结果表明了采用非对称速率传输不但可保证信息传输的可靠性,还可提高通信系统的信道容量,充分利用系统资源。      

低轨卫星L频段中继通信载荷技术研究

针对深远海和陆基间高速率实时数据通信需求,完成了一种应用于低轨卫星的高集成度、低成本、低功耗L频段中继通信载荷的设计和实现。该中继通信载荷将通信天线、射频前端、信号处理单元、电源变换单元和接口单元等集成化设计。接收前端采用有源相控阵天线设计,发射前端设计了GaN功率放大器以提高接收单元獹/T值和发射单元等效全向辐射功率(Effective Isotropic Radiated Power,EIRP)。信号处理单元集成了零中频接收结构和直接射频调制结构,可完成反向链路8Mb/s载荷数据接收解调及前向链路数据处理转发的功能。载荷单机和装星后的环境模拟测试以及星地通信回路模拟测试结果表明,装星载荷可实现L频段卫星通信。整机质量为12.87 kg,在工作温度-25℃～+55℃范围内,发射端功率放大器输出大于30 W时,最大功耗为91.2 W(3.04 A/30 V)。     

紫外光非直视通信抗干扰中继链路方法及其功率需求分析

针对紫外光通信中光源器件发射功率受限和大气信道衰减严重造成传输距离近的问题,提出一种用于非直视通信的抗干扰中继链路方法。该方法采用多跳网络方式在端到端传送节点间构建中继通信链路,通过时分复用技术给相邻节点分配不同时隙防止节点的相互干扰;同时,对节点直接传送信息和采用中继链路方法接力转发信息两种不同方式的功率需求进行了分析。仿真表明,采用的中继链路方法在传输相同通信距离时减少了单个节点的发射功率及系统总功率,提高了系统功率利用率,有利于重量轻、低功耗需求的节点部署实施。     

基于MIMO中继技术的D2D系统容量分析

建立了基于MIMO（多输入多输出）中继技术的D2D通信（端对端通信）模型,重点推导了系统的接收信号公式和三种链路情况下的容量公式,并且用SVD（奇异值分解法）求解在中继AF模式中不同放大因子情况下的容量公式,并对在不同的天线数和中继位置下的三种链路的系统容量进行了仿真.仿真结果表明,采用MIMO中继技术可以有效的提高系统的信噪比和吞吐量.     

火星探测环绕段自主光学导航算法研究（特约）

针对火星探测环绕段自主导航需求,结合初始轨道参数及光学导航相机拍摄的火星图像,提出了一种基于火星本体的高精度自主导航方法。该方法首先利用初始轨道参数得到火星在导航相机像平面下的投影图,然后将该投影图与导航相机拍摄的火星图进行匹配融合得到火星的边缘图,后利用该边缘图进行精确椭圆拟合,继而可实现器-火视线距和视线矢量的测量,在算法仿真过程中充分考虑到了工程实现中可能会遇到的图像旋转、平移及尺寸变换问题,仿真结果表明:提出的利用先验信息的图像融合测量算法较单独利用火星图像进行导航测量的方法,精度和可靠度均有较大提升,可满足火星探测环绕段的任务需求。     

基于Alamouti码的OFDM协作系统中继选择算法

针对在Alamouti放大/解码转发且有/无直接链路的协作系统进行研究,提出一种基于判决量的最佳中继节点选择算法。算法中,判决量是中继节点根据自身链路的信道信息计算出接收信号所有子载波上的信噪比之和,结合当前信噪比选择判决量最大的候选节点为本次传输的中继节点。通过数学建模、理论分析和仿真等,证明所提出基于判决量的中继选择算法可适用在中继协作通信系统中。     

基于接收信噪比和网络寿命的最优中继选择

为了增大网络寿命,降低误符号率,优化无直传链路协作通信系统的性能,本文提出基于接收信噪比和网络寿命的最优中继选择算法。由于网络寿命的问题无法直接求解,将其转化为中继节点剩余能量与目的节点达到接收信噪比门限时发射功率的比值。首先计算各个中继在目的节点的接收信噪比,将大于信噪比门限加入候选中继,然后依次计算候选中继的联合优化函数值并排序,值最大者即为最优中继。理论推导了系统误符号率的上下界,仿真表明理论值与仿真值较为吻合,验证了系统在保证较低误符号率的基础上延长了网络寿命。     

基于涡旋光源和相位优化的中继镜系统上行链路光束传输缩比实验研究

激光中继镜技术是一项备受各方瞩目的新型系统作战概念。光束在上行链路传输过程中,接收望远镜的截断和次镜的阻挡导致了严重的能量损耗,降低了中继镜系统的性能。涡旋光源和相位优化是提升激光中继镜系统上行链路能量效率的有效方法之一。以光源口径为1.2 m,上行传输距离为30 km,上行接收望远镜外径为1.2 m,内径为0.24 m的中继镜系统为原型,搭建了相同菲涅耳数的中继镜系统光束上行传输缩比实验装置,通过液晶空间光调制器反射调制NdYVO4光源的方法产生涡旋光源,并由随机并行梯度下降算法优化涡旋光源相位分布,开展了中继镜系统上行链路光束传输缩比实验研究。实验结果表明,通过采用涡旋光源和相位优化,中继镜系统上行链路能量效率得到了显著提高,由71.89％提升至91.59％。     

国外激光链路中继卫星系统的发展与启示

激光链路中继卫星系统是指以激光波束为媒介,为低轨信息获取类卫星提供高速数据传输服务的卫星系统。国外已开展了多次星间、星地激光通信实验,已由强度调制/直接探测通信体制过渡到相位调制/相干解调通信体制,通信速率可达5.6 Gbps。卫星激光通信正向更高通信速率、组网应用、终端小型化、轻量化方向发展。在系统分析欧洲、日本、美国等国家典型星间、星地激光通信实验和中继卫星发展计划的基础上,讨论了激光链路中继卫星系统的发展趋势,总结得到对发展我国激光链路中继卫星系统的若干启示。     

一种应用于海上浮标的卫星中继通信终端

为了实现四级海况下海上小型浮标与岸基站数据中心之间的实时通信,设计和研制了一种高速率、低延时和高可靠的S频段卫星中继通信终端。该卫星中继通信终端由S频段中继通信机、抛物面天线、伺服跟踪机构、电源变换模块、温度控制器以及耐10 m水压的天线罩体等组成。终端为直径1 m的半球体,质量小于30 kg,最大峰值功耗小于等于130 W。卫星中继通信终端利用快速捕获跟踪卫星信号技术,能在7 s内迅速捕获和跟踪卫星前向链路信号;采用自适应海况可变码率技术提高了数据传输的可靠性。四级海况下,卫星中继通信终端实现了浮标与岸站之间最大2Mb/s高速率实时数据传输,大回路数据通信误码率小于等于10-5。     

一种基于混合智能算法的协作中继选择新方法

针对多用户多中继场景下协作通信系统的中继选择问题,提出了一种基于混合智能算法的协作中继选择新方法。不同于现有的为每个源节点分配一个中继节点的中继选择方法,新方法建立了为每个源节点分配一个或多个中继节点的优化模型,以最大化多用户多中继协作系统的最小接收信噪比为优化目标,采用结合了模拟退火与遗传算法的混合智能算法来搜寻中继选择问题的最优解。仿真结果表明,所提方法可显著提高目的端的接收信噪比,且算法具有较强的全局搜索和快速寻优能力。     

军车隐秘编队的无线紫外光通信最优多跳中继研究

无线紫外光通信成为强电磁干扰下的有效通信手段,满足复杂战场环境下车队执行战略物资运输和弹车队隐蔽行驶时车辆间保持可靠隐秘通信的需求。在行驶中每辆车自身作为其它车辆的中继,通过多跳方式为非视线内车辆之间建立稳定可靠的通信链路。因此,基于紫外光单次散射模型,该文研究了最优多跳中继问题,理论分析了收发仰角与频谱效率的关系,依据使频谱效率最大化原则,得出最优跳数近似表达式。仿真结果表明,不同距离移位范围和不同收发仰角都对应特定的最优跳数值,与最优能量计算方法相比,最大频谱效率计算方法在小功率传输时有更好的传输能力,并且达到节约功率的需求。紫外光长距离通信时,系统性能并不随着协作中继数的增加而提高,选取合适的中继数及小发射仰角和大接收仰角的结构配置,系统可获得较高的传输能力。     

基于浮空平台的星地激光中继通信系统设计

针对星地激光通信受大气环境影响较大,无法全天候工作的难题,可考虑在18~22 km的平流层高度部署星地激光中继通信系统。其中卫星与平流层中继系统间采用激光通信,平流层中继系统与地面间采用大容量毫米波通信,基本消除大气环境(云、雨、雾、大气湍流等)对激光通信的影响,提高星地激光馈电链路可用度。受限于平流层平台成熟度不足,需首先开展基于成熟浮空平台的星地激光中继通信系统研究,先期对缓慢移动浮空平台搭载激光通信载荷与卫星间链路对准,激光通信载荷在浮空平台顶部柔性表面安装可行性等关键技术进行验证,为后续在平流层高度部署临近空间信息网络提供技术支撑。     

火星探测深空链路模拟平台设计与实现

针对深空通信环境复杂又难以实测的问题,构建了一种基于单片机控制的火星探测器-地球通信链路模拟平台。该平台采用MSP430系列单片机为硬件基础,结合C#软件开发,整体结构由硬件电路和软件上位机构成,二者通过USB接口进行数据通信。信号处理由硬件电路完成,同时PC机实时和硬件电路进行数据交互,完成软件上位机的动态演示。实测结果表明,该平台的测试结果与理论分析结果相吻合,操作简便且运行稳定,可用于辅助我国火星探测中火地通信系统的参数设计和性能评估,具有重要的工程借鉴意义。     

中继终端跟踪接收机的设计

中低轨航天器中继终端常采用自动跟踪技术,完成对数据中继卫星的捕获跟踪,建立高速数据中继传输链路。文章针对中继终端应用需求,给出了一种典型的单通道单脉冲接收设备主要性能设计,通过MAT-LAB/Simulink软件仿真验证证明设计可行。     

无人机作为空中中继站的通信系统设计分析

无人机(UAV)中继平台具有机动性好、成本低、易于部署等特有优势可有效解决通信孤岛问题并提升无线网络的连通性及通信质量,满足多种通信业务需求.该文提出了利用无人机作为空中移动基站进行无线中继,建立远处基站与卫星的连接,从而实现星空地一体化的通讯保障,我们讨论了卫星轨道所隐含的操作约束条件,以及对无线电链路作了链接预算分...